sys/powerpc/powerpc/machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (C) 1995, 1996 Wolfgang Solfrank.
   3  * Copyright (C) 1995, 1996 TooLs GmbH.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  15  *    must display the following acknowledgement:
  16  *      This product includes software developed by TooLs GmbH.
  17  * 4. The name of TooLs GmbH may not be used to endorse or promote products
  18  *    derived from this software without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY TOOLS GMBH ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  21  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  22  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  23  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  24  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  25  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  26  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  27  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  28  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  29  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30  */
  31 /*-
  32  * Copyright (C) 2001 Benno Rice
  33  * All rights reserved.
  34  *
  35  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  36  * modification, are permitted provided that the following conditions
  37  * are met:
  38  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  39  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  40  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  41  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  42  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  43  *
  44  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY Benno Rice ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  45  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  46  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  47  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  48  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  49  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  50  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  51  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  52  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  53  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  54  *      $NetBSD: machdep.c,v 1.74.2.1 2000/11/01 16:13:48 tv Exp $
  55  */
  56
  57 #include <sys/cdefs.h>
  58 __FBSDID("$FreeBSD$");
  59
  60 #include "opt_ddb.h"
  61 #include "opt_kstack_pages.h"
  62 #include "opt_platform.h"
  63
  64 #include <sys/param.h>
  65 #include <sys/proc.h>
  66 #include <sys/systm.h>
  67 #include <sys/bio.h>
  68 #include <sys/buf.h>
  69 #include <sys/bus.h>
  70 #include <sys/cons.h>
  71 #include <sys/cpu.h>
  72 #include <sys/eventhandler.h>
  73 #include <sys/exec.h>
  74 #include <sys/imgact.h>
  75 #include <sys/kdb.h>
  76 #include <sys/kernel.h>
  77 #include <sys/ktr.h>
  78 #include <sys/linker.h>
  79 #include <sys/lock.h>
  80 #include <sys/malloc.h>
  81 #include <sys/mbuf.h>
  82 #include <sys/msgbuf.h>
  83 #include <sys/mutex.h>
  84 #include <sys/ptrace.h>
  85 #include <sys/reboot.h>
  86 #include <sys/rwlock.h>
  87 #include <sys/signalvar.h>
  88 #include <sys/syscallsubr.h>
  89 #include <sys/sysctl.h>
  90 #include <sys/sysent.h>
  91 #include <sys/sysproto.h>
  92 #include <sys/ucontext.h>
  93 #include <sys/uio.h>
  94 #include <sys/vmmeter.h>
  95 #include <sys/vnode.h>
  96
  97 #include <net/netisr.h>
  98
  99 #include <vm/vm.h>
 100 #include <vm/vm_extern.h>
 101 #include <vm/vm_kern.h>
 102 #include <vm/vm_page.h>
 103 #include <vm/vm_phys.h>
 104 #include <vm/vm_map.h>
 105 #include <vm/vm_object.h>
 106 #include <vm/vm_pager.h>
 107
 108 #include <machine/altivec.h>
 109 #ifndef __powerpc64__
 110 #include <machine/bat.h>
 111 #endif
 112 #include <machine/cpu.h>
 113 #include <machine/elf.h>
 114 #include <machine/fpu.h>
 115 #include <machine/hid.h>
 116 #include <machine/kdb.h>
 117 #include <machine/md_var.h>
 118 #include <machine/metadata.h>
 119 #include <machine/mmuvar.h>
 120 #include <machine/pcb.h>
 121 #include <machine/reg.h>
 122 #include <machine/sigframe.h>
 123 #include <machine/spr.h>
 124 #include <machine/trap.h>
 125 #include <machine/vmparam.h>
 126 #include <machine/ofw_machdep.h>
 127
 128 #include <ddb/ddb.h>
 129
 130 #include <dev/ofw/openfirm.h>
 131 #include <dev/ofw/ofw_subr.h>
 132
 133 int cold = 1;
 134 #ifdef __powerpc64__
 135 int cacheline_size = 128;
 136 #else
 137 int cacheline_size = 32;
 138 #endif
 139 int hw_direct_map = 1;
 140
 141 #ifdef BOOKE
 142 extern vm_paddr_t kernload;
 143 #endif
 144
 145 extern void *ap_pcpu;
 146
 147 struct pcpu __pcpu[MAXCPU];
 148 static char init_kenv[2048];
 149
 150 static struct trapframe frame0;
 151
 152 char            machine[] = "powerpc";
 153 SYSCTL_STRING(_hw, HW_MACHINE, machine, CTLFLAG_RD, machine, 0, "");
 154
 155 static void     cpu_startup(void *);
 156 SYSINIT(cpu, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL);
 157
 158 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_CACHELINE, cacheline_size,
 159            CTLFLAG_RD, &cacheline_size, 0, "");
 160
 161 uintptr_t       powerpc_init(vm_offset_t, vm_offset_t, vm_offset_t, void *,
 162                     uint32_t);
 163
 164 long            Maxmem = 0;
 165 long            realmem = 0;
 166
 167 /* Default MSR values set in the AIM/Book-E early startup code */
 168 register_t      psl_kernset;
 169 register_t      psl_userset;
 170 register_t      psl_userstatic;
 171 #ifdef __powerpc64__
 172 register_t      psl_userset32;
 173 #endif
 174
 175 struct kva_md_info kmi;
 176
 177 static void
 178 cpu_startup(void *dummy)
 179 {
 180
 181         /*
 182          * Initialise the decrementer-based clock.
 183          */
 184         decr_init();
 185
 186         /*
 187          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
 188          */
 189         cpu_setup(PCPU_GET(cpuid));
 190
 191 #ifdef PERFMON
 192         perfmon_init();
 193 #endif
 194         printf("real memory  = %ju (%ju MB)\n", ptoa((uintmax_t)physmem),
 195             ptoa((uintmax_t)physmem) / 1048576);
 196         realmem = physmem;
 197
 198         if (bootverbose)
 199                 printf("available KVA = %zu (%zu MB)\n",
 200                     virtual_end - virtual_avail,
 201                     (virtual_end - virtual_avail) / 1048576);
 202
 203         /*
 204          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
 205          */
 206         if (bootverbose) {
 207                 int indx;
 208
 209                 printf("Physical memory chunk(s):\n");
 210                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
 211                         vm_paddr_t size1 =
 212                             phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
 213
 214                         #ifdef __powerpc64__
 215                         printf("0x%016jx - 0x%016jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
 216                         #else
 217                         printf("0x%09jx - 0x%09jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
 218                         #endif
 219                             (uintmax_t)phys_avail[indx],
 220                             (uintmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
 221                             (uintmax_t)size1, (uintmax_t)size1 / PAGE_SIZE);
 222                 }
 223         }
 224
 225         vm_ksubmap_init(&kmi);
 226
 227         printf("avail memory = %ju (%ju MB)\n",
 228             ptoa((uintmax_t)vm_free_count()),
 229             ptoa((uintmax_t)vm_free_count()) / 1048576);
 230
 231         /*
 232          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
 233          */
 234         bufinit();
 235         vm_pager_bufferinit();
 236 }
 237
 238 extern vm_offset_t      __startkernel, __endkernel;
 239 extern unsigned char    __bss_start[];
 240 extern unsigned char    __sbss_start[];
 241 extern unsigned char    __sbss_end[];
 242 extern unsigned char    _end[];
 243
 244 void aim_early_init(vm_offset_t fdt, vm_offset_t toc, vm_offset_t ofentry,
 245     void *mdp, uint32_t mdp_cookie);
 246 void aim_cpu_init(vm_offset_t toc);
 247 void booke_cpu_init(void);
 248
 249 uintptr_t
 250 powerpc_init(vm_offset_t fdt, vm_offset_t toc, vm_offset_t ofentry, void *mdp,
 251     uint32_t mdp_cookie)
 252 {
 253         struct          pcpu *pc;
 254         struct cpuref   bsp;
 255         vm_offset_t     startkernel, endkernel;
 256         char            *env;
 257         bool            ofw_bootargs = false;
 258 #ifdef DDB
 259         vm_offset_t ksym_start;
 260         vm_offset_t ksym_end;
 261 #endif
 262
 263         /* First guess at start/end kernel positions */
 264         startkernel = __startkernel;
 265         endkernel = __endkernel;
 266
 267         /*
 268          * If the metadata pointer cookie is not set to the magic value,
 269          * the number in mdp should be treated as nonsense.
 270          */
 271         if (mdp_cookie != 0xfb5d104d)
 272                 mdp = NULL;
 273
 274 #if !defined(BOOKE)
 275         /*
 276          * On BOOKE the BSS is already cleared and some variables
 277          * initialized.  Do not wipe them out.
 278          */
 279         bzero(__sbss_start, __sbss_end - __sbss_start);
 280         bzero(__bss_start, _end - __bss_start);
 281 #endif
 282
 283         cpu_feature_setup();
 284
 285 #ifdef AIM
 286         aim_early_init(fdt, toc, ofentry, mdp, mdp_cookie);
 287 #endif
 288
 289         /*
 290          * Parse metadata if present and fetch parameters.  Must be done
 291          * before console is inited so cninit gets the right value of
 292          * boothowto.
 293          */
 294         if (mdp != NULL) {
 295                 void *kmdp = NULL;
 296                 char *envp = NULL;
 297                 uintptr_t md_offset = 0;
 298                 vm_paddr_t kernelendphys;
 299
 300 #ifdef AIM
 301                 if ((uintptr_t)&powerpc_init > DMAP_BASE_ADDRESS)
 302                         md_offset = DMAP_BASE_ADDRESS;
 303 #else /* BOOKE */
 304                 md_offset = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS - kernload;
 305 #endif
 306
 307                 preload_metadata = mdp;
 308                 if (md_offset > 0) {
 309                         preload_metadata += md_offset;
 310                         preload_bootstrap_relocate(md_offset);
 311                 }
 312                 kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
 313                 if (kmdp != NULL) {
 314                         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
 315                         envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *);
 316                         if (envp != NULL)
 317                                 envp += md_offset;
 318                         init_static_kenv(envp, 0);
 319                         if (fdt == 0) {
 320                                 fdt = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_DTBP, uintptr_t);
 321                                 if (fdt != 0)
 322                                         fdt += md_offset;
 323                         }
 324                         kernelendphys = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_KERNEND,
 325                             vm_offset_t);
 326                         if (kernelendphys != 0)
 327                                 kernelendphys += md_offset;
 328                         endkernel = ulmax(endkernel, kernelendphys);
 329 #ifdef DDB
 330                         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
 331                         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
 332                         db_fetch_ksymtab(ksym_start, ksym_end);
 333 #endif
 334                 }
 335         } else {
 336                 init_static_kenv(init_kenv, sizeof(init_kenv));
 337                 ofw_bootargs = true;
 338         }
 339         /* Store boot environment state */
 340         OF_initial_setup((void *)fdt, NULL, (int (*)(void *))ofentry);
 341
 342         /*
 343          * Init params/tunables that can be overridden by the loader
 344          */
 345         init_param1();
 346
 347         /*
 348          * Start initializing proc0 and thread0.
 349          */
 350         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
 351         thread0.td_frame = &frame0;
 352 #ifdef __powerpc64__
 353         __asm __volatile("mr 13,%0" :: "r"(&thread0));
 354 #else
 355         __asm __volatile("mr 2,%0" :: "r"(&thread0));
 356 #endif
 357
 358         /*
 359          * Init mutexes, which we use heavily in PMAP
 360          */
 361         mutex_init();
 362
 363         /*
 364          * Install the OF client interface
 365          */
 366         OF_bootstrap();
 367
 368         if (ofw_bootargs)
 369                 ofw_parse_bootargs();
 370
 371         /*
 372          * Initialize the console before printing anything.
 373          */
 374         cninit();
 375
 376 #ifdef AIM
 377         aim_cpu_init(toc);
 378 #else /* BOOKE */
 379         booke_cpu_init();
 380
 381         /* Make sure the kernel icache is valid before we go too much further */
 382         __syncicache((caddr_t)startkernel, endkernel - startkernel);
 383 #endif
 384
 385         /*
 386          * Choose a platform module so we can get the physical memory map.
 387          */
 388
 389         platform_probe_and_attach();
 390
 391         /*
 392          * Set up per-cpu data for the BSP now that the platform can tell
 393          * us which that is.
 394          */
 395         if (platform_smp_get_bsp(&bsp) != 0)
 396                 bsp.cr_cpuid = 0;
 397         pc = &__pcpu[bsp.cr_cpuid];
 398         __asm __volatile("mtsprg 0, %0" :: "r"(pc));
 399         pcpu_init(pc, bsp.cr_cpuid, sizeof(struct pcpu));
 400         pc->pc_curthread = &thread0;
 401         thread0.td_oncpu = bsp.cr_cpuid;
 402         pc->pc_cpuid = bsp.cr_cpuid;
 403         pc->pc_hwref = bsp.cr_hwref;
 404
 405         /*
 406          * Init KDB
 407          */
 408         kdb_init();
 409
 410         /*
 411          * Bring up MMU
 412          */
 413         pmap_bootstrap(startkernel, endkernel);
 414         mtmsr(psl_kernset & ~PSL_EE);
 415
 416         /*
 417          * Initialize params/tunables that are derived from memsize
 418          */
 419         init_param2(physmem);
 420
 421         /*
 422          * Grab booted kernel's name
 423          */
 424         env = kern_getenv("kernelname");
 425         if (env != NULL) {
 426                 strlcpy(kernelname, env, sizeof(kernelname));
 427                 freeenv(env);
 428         }
 429
 430         /*
 431          * Finish setting up thread0.
 432          */
 433         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
 434             ((thread0.td_kstack + thread0.td_kstack_pages * PAGE_SIZE -
 435             sizeof(struct pcb)) & ~15UL);
 436         bzero((void *)thread0.td_pcb, sizeof(struct pcb));
 437         pc->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
 438
 439         /* Initialise the message buffer. */
 440         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
 441
 442 #ifdef KDB
 443         if (boothowto & RB_KDB)
 444                 kdb_enter(KDB_WHY_BOOTFLAGS,
 445                     "Boot flags requested debugger");
 446 #endif
 447
 448         return (((uintptr_t)thread0.td_pcb -
 449             (sizeof(struct callframe) - 3*sizeof(register_t))) & ~15UL);
 450 }
 451
 452 /*
 453  * Flush the D-cache for non-DMA I/O so that the I-cache can
 454  * be made coherent later.
 455  */
 456 void
 457 cpu_flush_dcache(void *ptr, size_t len)
 458 {
 459         register_t addr, off;
 460
 461         /*
 462          * Align the address to a cacheline and adjust the length
 463          * accordingly. Then round the length to a multiple of the
 464          * cacheline for easy looping.
 465          */
 466         addr = (uintptr_t)ptr;
 467         off = addr & (cacheline_size - 1);
 468         addr -= off;
 469         len = roundup2(len + off, cacheline_size);
 470
 471         while (len > 0) {
 472                 __asm __volatile ("dcbf 0,%0" :: "r"(addr));
 473                 __asm __volatile ("sync");
 474                 addr += cacheline_size;
 475                 len -= cacheline_size;
 476         }
 477 }
 478
 479 int
 480 ptrace_set_pc(struct thread *td, unsigned long addr)
 481 {
 482         struct trapframe *tf;
 483
 484         tf = td->td_frame;
 485         tf->srr0 = (register_t)addr;
 486
 487         return (0);
 488 }
 489
 490 void
 491 spinlock_enter(void)
 492 {
 493         struct thread *td;
 494         register_t msr;
 495
 496         td = curthread;
 497         if (td->td_md.md_spinlock_count == 0) {
 498                 nop_prio_mhigh();
 499                 msr = intr_disable();
 500                 td->td_md.md_spinlock_count = 1;
 501                 td->td_md.md_saved_msr = msr;
 502         } else
 503                 td->td_md.md_spinlock_count++;
 504         critical_enter();
 505 }
 506
 507 void
 508 spinlock_exit(void)
 509 {
 510         struct thread *td;
 511         register_t msr;
 512
 513         td = curthread;
 514         critical_exit();
 515         msr = td->td_md.md_saved_msr;
 516         td->td_md.md_spinlock_count--;
 517         if (td->td_md.md_spinlock_count == 0) {
 518                 intr_restore(msr);
 519                 nop_prio_medium();
 520         }
 521 }
 522
 523 /*
 524  * Simple ddb(4) command/hack to view any SPR on the running CPU.
 525  * Uses a trivial asm function to perform the mfspr, and rewrites the mfspr
 526  * instruction each time.
 527  * XXX: Since it uses code modification, it won't work if the kernel code pages
 528  * are marked RO.
 529  */
 530 extern register_t get_spr(int);
 531
 532 #ifdef DDB
 533 DB_SHOW_COMMAND(spr, db_show_spr)
 534 {
 535         register_t spr;
 536         volatile uint32_t *p;
 537         int sprno, saved_sprno;
 538
 539         if (!have_addr)
 540                 return;
 541
 542         saved_sprno = sprno = (intptr_t) addr;
 543         sprno = ((sprno & 0x3e0) >> 5) | ((sprno & 0x1f) << 5);
 544         p = (uint32_t *)(void *)&get_spr;
 545 #ifdef __powerpc64__
 546 #if defined(_CALL_ELF) && _CALL_ELF == 2
 547         /* Account for ELFv2 function prologue. */
 548         p += 2;
 549 #else
 550         p = *(volatile uint32_t * volatile *)p;
 551 #endif
 552 #endif
 553         *p = (*p & ~0x001ff800) | (sprno << 11);
 554         __syncicache(__DEVOLATILE(uint32_t *, p), cacheline_size);
 555         spr = get_spr(sprno);
 556
 557         db_printf("SPR %d(%x): %lx\n", saved_sprno, saved_sprno,
 558             (unsigned long)spr);
 559 }
 560 #endif
 561
 562 #undef bzero
 563 void
 564 bzero(void *buf, size_t len)
 565 {
 566         caddr_t p;
 567
 568         p = buf;
 569
 570         while (((vm_offset_t) p & (sizeof(u_long) - 1)) && len) {
 571                 *p++ = 0;
 572                 len--;
 573         }
 574
 575         while (len >= sizeof(u_long) * 8) {
 576                 *(u_long*) p = 0;
 577                 *((u_long*) p + 1) = 0;
 578                 *((u_long*) p + 2) = 0;
 579                 *((u_long*) p + 3) = 0;
 580                 len -= sizeof(u_long) * 8;
 581                 *((u_long*) p + 4) = 0;
 582                 *((u_long*) p + 5) = 0;
 583                 *((u_long*) p + 6) = 0;
 584                 *((u_long*) p + 7) = 0;
 585                 p += sizeof(u_long) * 8;
 586         }
 587
 588         while (len >= sizeof(u_long)) {
 589                 *(u_long*) p = 0;
 590                 len -= sizeof(u_long);
 591                 p += sizeof(u_long);
 592         }
 593
 594         while (len) {
 595                 *p++ = 0;
 596                 len--;
 597         }
 598 }
 599
 600 /* __stack_chk_fail_local() is called in secure-plt (32-bit). */
 601 #if !defined(__powerpc64__)
 602 extern void __stack_chk_fail(void);
 603 void __stack_chk_fail_local(void);
 604
 605 void
 606 __stack_chk_fail_local(void)
 607 {
 608
 609         __stack_chk_fail();
 610 }
 611 #endif